非計算機專業“Java程序設計”教學與實踐

摘要：Java語言是當前最流行的面向對象編程語言之一，是目前各類高等院校的一門主要的編程語言課程。而非計算機專業的Java程序課程則有更為具體的特點，存在相關問題。針對當前高等院校非計算機專業對Java程序設計教學內容和方法的需要，分析了Java程序設計課程教學中存在的一些問題，并對教學思想以及教學中可以采取的有效方法進行了較為具體的探討，從教學內容、教學方法、考核方法等方面分別進行介紹，并在課堂教學、實踐教學環節方面提出了一系列相關改進措施。

關鍵詞：Java程序設計；非計算機專業；教學方法；實踐

作者簡介：夏紅科（1979-），女，湖北隨州人，北京信息科技大學計算機學院，講師；徐莉（1962-），女，遼寧開源人，北京信息科技大學計算機學院，講師。（北京 100101）

基金項目：本文系北京信息科技大學教改項目“基于Java系列課程的教學改革與探索”（項目編號：2010JG20）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）34-0059-02

Java是一種面向對象的分布式、可移植、性能優越的多線程動態語言，在開發大型桌面應用程序，特別是Internet的應用開發方面都有著很多優勢。因此，學習和掌握Java已成為越來越多編程人員的選擇。目前，各類高等院校的相關專業都將Java作為高年級選修課程。而作為非計算機專業的Java程序設計課程，在教學中存在著更為具體的特點及相關問題。[1]依據筆者數年來從事非計算機專業Java課程的教學與實踐經歷，本文綜合其教學特點，從教學思想及教學方法方面進行探討，在課堂教學、實踐教學環節方面提出一系列相關改進措施。

一、教學目標

根據教育部精神，大學本科中的計算機教育分為三個層次：[2]第一層為計算機文化基礎，第二層為計算機程序設計語言，第三層為計算機語言。Java程序設計屬于其中的第二層次，即掌握計算機的程序設計思想。以北京信息科技大學為例，非計算機專業的Java程序設計課程屬于全校選修課，開設在第5學期，面向的授課對象有多個專業，如車輛工程、工業設計、電氣工程、機械工程、信息管理與技術等。授課對象區別很大，存在相當多的問題。

1.基礎水平不一致

由于不同專業學生的計算機先導課不同，導致學生學習Java的起點不一致。像文科及管理類學生可能只上過計算機文化基礎，對編程還沒有一個基本概念；而理科及工科的學生大多數學習過C程序設計課程，只需要面向對象編程思想的轉換；甚至還有部分專業的學生學習過C++課程，起點更高。另外，學生個體能力的不同，授課對象之間的差異都增加了授課難度。

2.英語水平不過關

大部分同學英語水平一般，不愿意使用英文開發工具，而且看不懂英文文檔及編譯時的錯誤提示信息。

3.排錯能力差

在實踐上機時，相當一部分同學依賴老師查錯及改正，自己要么看不懂英文提示，要么是看懂了卻不會糾正錯誤。

除了授課對象的原因外，Java程序設計課程自身也存在著不足。授課學時較少，實踐學時短，總共是32學時授課，16學時上機。在這么短的時間內完成教學目標難度較大。因此，針對這些問題，作為公選課的非計算機專業Java程序設計課程的教學目標應該是使學生了解Java程序設計的基本思想，能使用面向對象編程的思想解決實際問題，并能進行基于J2SE的Java程序的訓練，完成包括Java圖形界面在內的Java應用程序的開發，對Java Applet也有所了解。

二、教學內容

一般來講，Java程序設計包含的教學內容主要有兩個部分：[3]基礎知識和高級知識。基礎知識主要講授Java語言基礎，包括Java的基本語法、Java的基本工作原理，重點是Java面向對象的內容。高級知識的部分則是針對授課對象的不同而有所區別。對于學時有限的非計算機專業學生而言，基礎知識是重點，高級知識部分只講解包括輸入輸出處理和可視化程序設計即可?；谝陨戏治?，北京信息科技大學非計算機專業“Java程序設計”課程的教學內容重點放在Java語言基礎的講授上，主要包括Java工作原理、Java基本語法，面向對象的知識、輸入輸出、圖形界面程序開發等。

編程環境：計算機專業的學生由于有學習其他編程語言的經驗，更容易學習Java框架的編程，因此可以選擇一些高級的可視化Java集成開發工具，如Eclipse等。但是對于非計算機專業的初學者，應該把重點放在Java基礎知識的學習上，因此可以選擇一些純文本編輯工具來編寫Java代碼，這樣不但有利于初學者把重點放在理解Java基礎知識上，而且有利于養成閱讀Java API文檔的習慣。目前筆者上課時，推薦學生使用Notepad++或UltraEdit這類專業的文本編輯工具，主要目的是使學生一開始就把注意力放在程序本身，重點訓練Java程序的基本熟悉及應用，而不是把精力放在集成開發工具的熟悉上。

三、教學方法

1.重視第一堂課

對于任何課程而言，上好第一堂課都是至關重要的。它的成功與否直接關系到學生能否對這門課產生興趣。對于Java語言來說也是如此。通過第一次課能消除學生對Java的神秘感，激起他們的興趣。有了興趣，學生才能在今后的學習中更多地發揮主觀能動性，自動自發地進行深層次的學習。主要采用的方法有三種。

（1）認識Java語言的強大功能。Java語言是當前流行的網絡編程語言，它的三個版本是標準板（J2SE）、企業版（J2EE）和微型版（J2ME），可以完成各類桌面應用程序、企業應用程序及設備應用程序的開發。通過介紹可以使學生認識到Java語言的強大功能，并使用展示各類Java程序的運行結果畫面，從而激發學生的興趣。

（2）突出Java語言的重要性。Java的市場需求大，在應聘時可選擇的就業面較廣。而對初學者而言，如果想真正掌握程序設計思想、具備解決實際問題的能力是需要下大功夫的。因此，教師可以通過聯系實際就業形勢來鼓勵學生學習Java語言。同時可根據學生的不同專業特點，結合專業應用，寓專業實例于教學，最大程度地調動學生學習的積極性。

（3）注重Java語言的學習方法。對于非計算機專業的學生而言，學習Java需要樹立面向對象的基本思想，學會用面向對象的方式來思考和解決問題。[4]除了教師的授課方式方法外，學生自身也要通過各種方式來加強思維訓練，嘗試用面向對象的觀點來觀察周圍的世界。

另外，Java是一門實踐性課程。學習Java的成果最終是通過實踐動手能力來體現的。因此在第一堂課上，首先要強調的是要求學生了解實踐的重要性：Java語言不是看會或聽會，而是自己動手練會的。其次，要找到調試程序的方法，通過查看調試信息、查閱Java API文檔、上網搜索錯誤解決方法等不同的方式來學會排錯，提高調試程序的能力。最后，需要強調的是，要學生綜合利用各種學習方式或渠道，通過各種Java參考書、視頻資料等手段來全方位學習Java，為今后的進一步學習奠定基礎。

2.基本語法采用引申法及求異法教學

語法是Java語言的一個基本組成部分，也是C、C++等任何其他編程語言的一個必修環節。傳統的講解方法過于枯燥，而且學生基本上都有過學習C語言或者C++語言的經歷，再學習Java語法部分就非常容易理解，因此重點不是放在講解基本語法上，而應該鞏固和加強語法知識，并拓展學生解決問題的能力。

引申法是結合已經解決的問題，因勢利導，引導學生在此基礎上解決相關聯的問題。它通常針對一個固定的問題，啟發學生從多個角度、多個側面來尋找解決問題的方法，從而激發學生積極思考，并提高學習興趣。因此，它能培養學生在編程中的求異思維，在分析具體問題的時候，能夠思路清晰地去設計相關解決方法，并舉一反三，以不變應萬變。

例如在Java表達式一節的講解中，可以聯系華氏溫度向攝氏溫度的轉換問題，讓學生了解僅有轉換的公式是不夠的，還需要考慮變量的類型。如果類型不對的話，依然會出現錯誤的轉換結果。這一類實際的應用問題可以讓學生在思考問題的解決方案時聯系具體情況綜合考慮，最終培養他們解決實際問題的能力。

3.復雜概念采用啟發式教學

對于復雜抽象的概念或規則可以采用啟發式授課，將復雜概念或規則轉換成一系列問題。這樣能化繁為簡，只提取最重要的特征表現出來，暫時忽略次要特征。同時集中學生的注意力，調動積極性，達到良好的互動效果，增加課堂的良性互動。

例如在介紹接口時，除了介紹基本概念及簡單范例外，可以通過提問讓學生區分“水果”這一統稱與具體的“蘋果”、“梨”等特定水果名稱的區別，從而得到“水果”是一個抽象概念，屬于接口這一結論。同時引導學生將接口與C++語言中的抽象類進行比較，并區分它們之間的異同點以及在設計時所應用的不同場景。通過類比方式來加強學生的印象。最終從理論到實際應用都對接口這一抽象概念有了理解。

4.加強實踐環節

對程序設計課來說，理論和實踐都同等重要，不能顧此失彼。實踐課除了訓練實踐能力外，應該能給學生思考、引申的空間。在驗證性的Java實踐教學中，實驗內容是在驗證之前課堂所講的知識點，這樣會割裂了各個知識點之間的聯系。而對于不同的教學對象而言，由于學生的不同層次水平，編程能力也大相徑庭，達不到應有的教學效果。因此針對這一情況，將實驗內容分為幾種類型，并采用了不同的教學方法。

（1）基礎與驗證型實驗。主要使學生加強對課內知識點的理解和認識，并通過上機進行深入的理解。

（2）設計型實驗。主要是要求學生能在現有知識的基礎上，通過不同的方式來查閱資料，并綜合運用所學知識來設計并完成比較綜合的任務。這類實驗可培養學生分析問題、有目的的學習和解決問題的能力。

四、考核方式

課程考核是一種衡量教學的客觀手段，在教學環節中起著很重要的作用。傳統的程序設計類課程的考核方法有筆試與上機考試兩類。筆試方法重點考查了課程知識點的掌握程度，對學生理論知識的掌握情況能有一個較全面的了解，但是它忽視了對學生實踐操作的能力測試，很有可能會出現“高分低能”的情況。而上機考試則重點考查了學生應用知識解決設計問題的能力，是對實踐動手能力的全面測試。但這種考核方式對學生本身的能力素質要求較高，對于編程能力較差的非計算機專業學生來講考試的難度較大。根據Java程序設計課程的特點，可以采取一種將傳統的期末筆試與平時考核、實踐考核相結合的方式。本校目前采用的考核方式是理論和實踐相結合的方式，最終成績由考試成績、平時成績、實驗成績所組成。由于學生都是非計算機專業的學生，動手能力相對差一些，因此將最終的考核比例定為：考試成績60%，平時成績20%，實驗成績20%。平時成績主要根據學生的課堂出勤情況以及課堂表現來確定，主要是提高學生的主動參與程度。而實驗成績則根據學生每次的實驗完成情況給出，包括實驗前的準備、任務的完成情況和創新程度等表現等。通過北京信息科技大學近幾年采用這種考核方式的應用效果來看，學生學習的主動性、積極性方面有所提高。

五、結束語

“Java程序設計”課程在高校非計算機專業的教學中具有重要地位。而傳統的程序設計語言教學方式在Java的實際教學中有相當的不足，如學生學習的積極性不高、基礎知識掌握不牢固、學生實踐動手能力不強等。針對這些問題，本文對非計算機專業Java課程的教學和實踐方法進行了探討，提出了合理選擇教學內容、充分采用各種不同教學方法等建議，希望能充分調動學生的學習積極性，并逐步提高學生實踐動手能力的目的。從筆者幾年的授課經歷來看，一些非計算機專業的學生甚至比教師更樂于接收Java。教師采取得法的教學方法、手段對學生的學習非常重要。其中一些計算機基礎較差的學生在很短的時間內即可基本掌握Java。因此，只有不斷探索，改變教學方法，才能提高學生的積極性、主動性，從而取得良好的效果。

參考文獻：

[1]潘潔珠，吳共慶，胡學鋼.非計算機專業程序設計課程教學中的問題及對策[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2009，23（1）：31-32.

[2]中國高等院校計算機基礎改革課題研究組.中國高等院校計算機基礎教育課程體系（2006）[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3]李秉章，徐亞平，羅燁.以提高應用能力為目標進行計算機專業課教學——“面向對象程序設計”教學改革探索[J]，計算機教育，2006，（12）：28-31.

[4]莊卓.計算機基礎職業實踐教學法研究[J].教育與職業，2008，（14）.

（責任編輯：王祝萍）